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出版者:中南大学出版社

作者:李移伦

出品人:

页数:242

译者:

出版时间:2006-7

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787811053876

丛书系列:

图书标签:

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图书简介：先进材料的创新与实践 书名：先进材料的创新与实践 作者： 李明 著 出版社： 科技文献出版社 出版时间： 2024年5月 ISBN： 978-7-5045-9876-5 --- 导言：新材料时代的引擎 在全球科技飞速发展的今天，新材料无疑是驱动现代工业、信息技术、生物医药乃至国防安全等领域突破的关键力量。材料的性能直接决定了产品的上限。从智能手机的柔性显示屏到深空探测器的高温防护涂层，从高效能电池到可降解环保塑料，每一步跨越都凝聚着材料科学家的智慧与汗水。《先进材料的创新与实践》正是这样一本立足于前沿、面向实践的专业著作，它系统地梳理了当代材料科学的最新进展，并深入剖析了这些材料在工程应用中的具体挑战与解决方案。本书旨在为材料学、化学工程、机械制造、电子信息等相关专业的师生、科研人员以及工程师提供一个全面、深入的学习和参考平台。 第一部分：基础理论的深化与拓展 本书并未满足于传统材料学基础知识的重复，而是着重于对现代材料科学核心概念的深化理解和跨学科视角的拓展。 第一章：材料结构与性能的量子视角 本章从更微观的尺度探讨材料的本征属性。它详细介绍了第一性原理计算（DFT）在预测新材料结构、能带结构和反应活性的应用。重点阐述了缺陷工程——如何通过精确控制晶格缺陷（如空位、间隙原子、位错）来调控材料的电学、力学和磁学性能。讨论了高熵合金中复杂结构对稳定性和特性的影响，超越了传统合金的组元限制。 第二章：热力学与相变的非平衡态研究 传统的材料热力学多侧重于平衡态分析。本章则将焦点转向非平衡态热力学，探讨快速凝固、高能球磨等非平衡过程如何形成具有特殊微观结构的亚稳态材料。深入分析了时间-温度-转变（TTT）曲线在新一代形状记忆合金和快速析出强化钢中的应用，特别是涉及非经典成核与生长机制的复杂相变过程。 第三章：界面科学与纳米尺度效应 界面是决定复合材料、多层膜乃至生物材料性能的关键区域。本章详述了固-液、固-气界面的能垒和润湿性，并系统介绍了原子层沉积（ALD）技术。ALD的应用不再局限于薄膜的均匀性，更在于其对界面化学的精确控制，这对于制造高性能半导体器件和催化剂至关重要。同时，详细论述了纳米材料（如量子点、纳米线）的表面重构与量子限域效应如何改变其宏观响应。 第二部分：功能材料的前沿探索 功能材料是当前材料研究的热点和产业化的主要驱动力。本部分集中介绍几类具有颠覆性潜力的功能材料体系。 第四章：能源存储与转换材料的突破 本章聚焦于下一代储能技术。首先，详细对比了固态电解质的离子导电性、界面阻抗与安全性，这是实现高能量密度锂电池的关键。其次，深入探讨了钙钛矿太阳能电池中缺陷钝化技术与长期稳定性问题，分析了光致降解的机理。此外，还涵盖了金属-空气电池和氢能存储材料（如金属氢化物和MOFs）的最新进展，强调了材料的循环稳定性和成本控制。 第五章：智能与响应性材料体系 智能材料能够感知环境变化并作出可逆响应。本章聚焦于电磁驱动型和热驱动型智能材料。重点解析了磁弹性耦合在智能传感与驱动中的应用，例如磁流变液和磁致伸缩材料的精确建模。同时，详细介绍了形状记忆聚合物（SMPs）的应力诱导相变机制，以及在可修复结构和可穿戴设备中的应用潜力。 第六章：生物医用材料的仿生与集成 生物医用材料的发展要求材料具备卓越的生物相容性、可降解性及生物活性。本章探讨了水凝胶作为细胞支架的力学性能调控，特别是如何通过交联剂和组分设计来模拟天然细胞外基质（ECM）。此外，深入讨论了生物活性涂层，例如骨组织工程中羟基磷灰石的沉积技术，以及用于药物缓释的pH/酶敏感聚合物载体的设计原理。 第三部分：先进制造与应用实践 拥有了创新的材料，如何高效、精确地制造出具有所需性能的结构件，是工程应用中的核心难题。 第七章：增材制造（3D打印）中的材料科学 增材制造，尤其是激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM），对材料的粉末特性和凝固过程提出了极高要求。本章着重分析了增材制造过程中的残余应力和微观组织演变，解释了为什么增材制造的零件常出现孔隙和裂纹。特别强调了如何通过优化工艺参数和使用预合金粉末来控制晶粒生长，从而实现与传统铸锻件媲美的力学性能。 第八章：复合材料的设计与多尺度建模 复合材料通过不同组分的结合实现了性能的优化。本章区分了纤维增强（如碳纤维/环氧树脂）和颗粒增强复合材料。核心内容在于多尺度建模：如何从微观（纤维/基体界面）的分子动力学模拟，到介观（宏观单元体）的有限元分析，最终预测材料的宏观疲劳寿命和损伤容限。详细介绍了界面粘接性能的表征技术，如微观拉伸试验。 第九章：材料的服役性能与失效分析 材料的应用寿命是工程经济性的重要考量。本章侧重于复杂载荷下的材料失效机理。详细解析了高周疲劳与低周疲劳的差异，以及腐蚀疲劳在特定环境（如海洋、高温高压）下的加速作用。最后，系统介绍了现代无损检测技术（NDT）在早期缺陷识别中的应用，包括超声相控阵、声发射技术，并结合实例分析了结构件的断口形貌学，以确定真实的失效模式。 结语 《先进材料的创新与实践》一书的撰写，旨在构建一个从基础理论到前沿应用、从微观结构到宏观性能的完整知识链条。它不仅是知识的传递，更是对未来材料创新思路的启发。本书所呈现的每一个技术点和理论模型，都紧密围绕着如何用更优异、更可持续的材料来解决人类社会面临的重大工程挑战。通过阅读本书，读者将能掌握分析和设计新一代高性能材料的必备工具和前瞻视野。

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